Even een spelletje spelen op de Space Station. Altijd leuk als hij kneiterhard staat! We doen hem aan en het licht gaat uit. Ploef! Het hele huis donker. In de stoppenkast blijkt dat alleen de groep van de bovenverdieping er uit ligt. Nou ja, de wekkerradio moet toch weer opnieuw ingesteld worden, dan test ik meteen even de aardlek. D'r zit toch immers niet voor niets zo'n testknopje op.

Vreemd eigenlijk: soms gaat het goed, maar eens op de 4 keer moet die automaat in de stoppenkast gereset worden. En altijd met het inschakelen van de Space Station. Als de transformator (we noemen dit ook wel een trafo en onze zuiderburen hebben het wel over een transfo) van een flipperkast wordt ingeschakeld neemt hij heel even veel meer stroom. En daar kan de automaat van de huisinstallatie niet tegen.

Hoe werkt een trafo?
Omdat een flipperkast met meerdere spanningen werkt (lampjes branden op 6V, de displays op 190V, etc.) heb je een trafo nodig. Een trafo “transformeert” de spanning uit het stopcontact naar de spanningen die benodigd zijn voor de flipperkast. Dit werkt alleen voor AC, oftewel wisselspanning. Dat zijn 50 sinusjes die per seconde uit het stopcontact komen rollen.

Als er stroom door een draad gaat zit daar een magnetisch veld om. De kracht van dit veld is afhankelijk van de grootte van de stroom, en de richting van het veld is afhankelijk van de richting van de stroom. Als je nu 1 draad in een spoel legt laat je dus de draad elke keer langs zichzelf lopen zal het magnetisch veld versterken.

Een trafo bestaat uit een primaire wikkeling (is de spoel) en een secundaire. Deze wikkelingen zitten om een magnetisch circuit: bestaand uit een blok ijzer oftewel gewoon blik. Op de primaire zet je de spanning uit het stopcontact. De stroom zorgt voor een magnetisch veld in het ijzer, en dat magnetisch veld zorgt er voor dat er spanning wordt geinduceerd in de secundaire wikkeling. En de hoogte van de spanningen is afhankelijk van het aantal windingen waaruit de wikkeling bestaat.

Nu werkt het zo dat de spanningen evenredig zijn met het aantal windingen. Dat betekent dat als je primair 230V aanbiedt en je hebt 1000 windingen, dat dat 0,23V per winding is. Als je dan secundair een spanning wil hebben van 5,9 V voor de lampjes, dan heb je 26 windingen nodig van 0,23V en dat is ongeveer 5,9V.

Het handige van een trafo is dat het vermogen hetzelfde blijft. Het vermogen is: Watt = Volt x Ampere. Je kunt rustig een stroom van 20A leveren met een spanning van 6V (het vermogen is dan 6Vx20A=120W. Primair trek je dan maar 120W / 230V = 0,5A uit het stopcontact.

Ja leuk, maar wat moet ik hiermee?
In eerste instantie even stevig balen als de automaat in de stoppenkast er uit gaat. En waarom gaat hij er nou uit? En waarom maar soms en niet altijd? Een irritante eigenschap van een trafo is dat hij een grote opstartstroom heeft. Dat komt door het magnetisch veld wat nog op gang moet komen. En die opstartstroom is ook niet altijd gelijk, dat is afhankelijk van 2 dingen: wanneer je hem inschakelt en het remanent magnetisme.

re·ma·nen·tie (de ~ (v.), ~s)

1 het blijven bestaan, resp. dat wat blijft bestaan na uitschakeling van de veroorzakende werking

Het is zo dat als je precies inschakelt op de nuldoorgang van de sinus dat de opstartstroom het grootst is (dat heeft te maken met het magnetisch veld). Dat gaat met 100x per seconde en is dus een kwestie van effe goed timen.
Het magnetisch veld blijft in de trafo achter als hij wordt uitgeschakeld, en als deze is mee-gemagnetiseerd is bij het inschakelen, is de opstartstroom nog groter. Leuk om te weten, maar je kunt het ook direkt weer vergeten. Deze factoren zorgen er dus voor dat de stroom niet altijd gelijk is en verklaart waarom die automaat in de stoppenkast soms wel en soms niet er uit gaat.

En wat doe ik er aan?
Een NTC van 5 ohm in serie zetten met de trafo. Kost een euro ofzo. Dit is een temperatuursafhankelijke weerstand. Als deze koud is met het opstarten is het een weerstand en beperkt de opstart-stroom van de trafo. Als deze dan warmer wordt zal de weerstand afnemen en heb je er voor de rest geen problemen mee. Je kan de NTC vaak in het kastje van de line filter kwijt. Eén draad naar de 230V kun je onderbreken en daar de NTC tussen zetten. Bijv. met een kroonsteentje of solderen. Wel even de blanke delen waar de 230V op komt te staan afplakken met tape of krimpkous.

Er zijn ook tig andere oplossingen hiervoor: een heel lang dun snoer (zo'n mooi oranje tuin-verlengsnoer) in een rol leggen in de huiskamer. Of de stoppenkast uitvoeren met zekeringen i.p.v. automaten. Een automaat is namelijk veel sneller dan gewone zekeringen. Kost?

Schema
Hiernaast een schema van een trafo met 1 primaire en meerdere secundaire wikkelingen. Deze is geschikt voor een spanning van 115V, en geeft 1 spanning van 88,5V en 2 van 9,7V. Merk op dat ze een gecombineerde draad hebben (hoeveel zou er tussen de beide uiterste draden staan?). De verticale lijnen stelt het blikpakket voor.
Meten doe je met de multimeter op V en op AC (niet op Ampere zetten, dan ligt de automaat er ook uit!). Je moet dan ook de spanningen meten die bij elkaar horen en niet de spanningen t.o.v. aarde. Dus de 88,5V spanning kun je meten op de connector waar deze op uitkomen. Bij de pijlen in het schema. Vaak hebben draden voor de secundaire spanningen uit de trafo 2 dezelfde kleuren per spanning. Dit kun je in het schema van de kast terug vinden.

Verschillende landen met verschillende spanningen
Omdat de flipperkast geschikt moet zijn voor alle landen hebben de fabrikanten gekozen voor een instelbare trafo. Dat betekent dat je de trafo in kan stellen en af kan stemmen op de spanning uit jouw stopcontact. Dit betekent dat de trafo primair aftakkingen heeft en mogelijk zelfs bestaat uit meerdere primaire wikkelingen.

Hiernaast staat het schema van een trafo uit een Williams flipperkast. Deze trafo bestaat uit 2 primaire wikkelingen van 115V, elk met een middenaftakking bij 103,5V. Elk van die draden komt uit op een connector, en daar kun je jumpers op aanbrengen. Met deze jumpers stel je de trafo in.

Met de origineel getekende jumpers stel je de trafo in op 115V. Je zet dan dus de beide primaire wikkelingen parallel. Echter hier in Nederland hebben we 230V. In dat geval moet je de trafo ook zo instellen. Dat doe je door een jumper te leggen tussen pin 3 en 9 op de connector (dikke lijn). Je zet dan de beide primaire wikkelingen in serie en je kan er 115V+115V=230V op zetten. Let op dat niet elke trafo hetzelfde is, dit verschilt per merk/type. Kijk daarom in het schema.

Wat voor storingen kun je verwachten bij een verkeerde instelling?
Als je stopcontact een spanning heeft van 210V (dat hangt onder meer af van het energiebedrijf en waar je woont) en de trafo staat op 230V, dan bied je dus een lagere spanning aan, en het resultaat is dat alle spanningen lager zijn. Dus de spoeltjes zijn minder krachtig (flippert vervelend, schoten zijn moeilijker te halen, etc), en de kast kan zelfs uitvallen omdat de spanningen voor de IC's ook te laag is.

Als het andersom het geval is, de kast staat ingesteld op 218,5V (hoe bedraad je dat uit in het schema hierboven?) en je biedt 230V aan zijn alle spanningen dus hoger. Je lampjes branden dan feller en gaan eerder kapot. Het is niet bevorderlijk voor de componenten in de kast.

AC/DC
Zoals ik al zei is een trafo alleen geschikt voor wisselspanning. En een flipperkast heeft ook heel veel gelijkspanning nodig. Hoe dit wordt omgezet komt een volgende keer.